破甲弹药中的活性材料

将活性材料应用于聚能装药药型罩早已被广泛研究，但活性材料对冲击载荷的响应受颗粒尺寸、初始孔隙体积等诸多因素的影响，因此难以系统评估聚能装药药型罩中活性材料的性能。尤其是在一定载荷作用下，聚能装药药型罩中活性材料有可能产生多种响应，包括轻微形变、相变、发生化学反应等。因此，要表征药型罩中活性材料的性能，就必须了解其在冲击、高应变率载荷作用下的响应，以获得其开始发生反应及在多种载荷作用下保持结构完整性的精确条件。但是药型罩中活性材料的化学反应过程十分复杂，且常发生固—固反应，无气体产生，因此其威力评价十分困难。

目前，已将活性材料应用于聚能破甲战斗部。其应用包括攻坚破障、扫雷等方面，如用活性材料制造药型罩的单一式爆破战斗部（Unitary Demolition Warhead，UDW）。这种破甲弹可在射流形成过程中将活性材料送入目标内部。随后，活性材料在目标内部释放能量，给目标以重创。可对付的目标有机场跑道、公路、桥墩等。传统的攻坚战斗部采用两级串联设计（前级用于开辟通道，主战斗部随进起爆）。与之相比，单一式活性材料聚能装药战斗部可以简化武器系统设计，缩短武器系统的尺寸，减轻质量。图17-9所示为活性材料药型罩聚能装药与相同尺寸铝药型罩聚能装药毁伤1.5 m（5英尺）直径的半无限混凝土靶墩的试验结果［内装炸药：奥克托儿（HMX/TNT=7/3），总质量：1.8 kg］。

图17-9　铝药型罩与活性材料药型罩聚能装药毁伤混凝土靶墩的试验结果

（a）铝药型罩聚能装药毁伤效果；（b）活性材料药型罩聚能装药毁伤效果

此外，美国DE技术公司正在研发“猫鼬”（Mongoose）快速扫雷系统，如图17-10所示。该扫雷系统由多个通过捆扎连接在一起的小型聚能破甲弹组成。其战斗部直径仅为25.4 mm，药型罩采用活性材料制成，起爆后形成的射流撞击到地雷后可完全引爆地雷。作战效能较以往利用爆轰波引爆地雷的方法有了大幅提升。

图17-10　“猫鼬”快速扫雷系统小型聚能破甲弹及其作用原理

目前，活性材料在聚能装药上应用的形式是多样的。既可将整个药型罩用活性材料制成，如铝镍药型罩，也可采用类似三明治结构，用两层惰性材料夹着芯层的活性材料，如图17-11所示。其中MPXI为一种金属和聚合物的混合物。此外，还可将药型罩分成惰性和活性两部分，如图17-12所示。

图17-11　三明治结构活性材料药型罩

图17-12　分体式活性材料药型罩(www.xing528.com)

此外，美国报道了一种新型的结构，将药型罩空腔内敷贴活性材料块，在爆炸载荷下药型罩周边部分的速度快，由外向内闭合将中间的活性材料块包住，待包含活性材料块的EFP弹丸撞击到装甲板时，活性材料块发生反应，增强了对装甲后方目标的毁伤威力，如图17-13所示。

图17-13　包覆式活性材料聚能装药弹药

对于活性材料破甲弹药，其毁伤效果不仅与药型罩结构相关，而且与形成射流的反应速率相关。活性材料中含能材料（或燃料）以及氧化剂的类型、尺寸和分布特征是可以通过工艺控制的。因此，通过活性材料工艺的控制，在炸药爆炸驱动下可以形成慢、中和快等不同反应速率射流。3种反应速率射流在相同炸高下对混凝土目标的毁伤效果如图17-14所示。

图17-14　相同炸高下不同反应速率活性材料聚能装药对混凝土目标的毁伤效果

慢速反应率射流在空气中运动时并无明显火光，它只是在撞击目标后才表现出剧烈的反应特征，对目标的侵彻深度近似于惰性射流。这种射流在反应时产生的超压较小，所以对混凝土类目标的横向破坏效果是微弱的，难以形成大的孔径。中速反应率射流在空气中高速运动时，射流的头部有可能因反应而发生破碎。该类射流既具有持续的侵彻能力，可形成较深的孔洞，也能在适当的时机产生较大的超压，适用于对燃料库、地下碉堡等目标的毁伤。快速反应率射流在空气中运动时已发生了剧烈的反应，对混凝土类目标的侵彻深度最小，但产生了巨大的超压，适用于小炸高条件，如石油射孔弹。

对于大锥角或球缺形聚能装药，若采用活性材料制成的药型罩，则可形成含能EFP弹丸。该类毁伤元在侵彻目标的同时发生化学反应，起到“炸药”的作用；侵入目标后产生“二次毁伤”。它可用于增强对燃油箱、轻型装甲车辆、薄装甲防护目标（燃油罐）、掩体、混凝土墙等的毁伤效果。图17-15所示为药型罩直径为250 mm时聚能装药战斗部作用过程的高速摄影图像。图17-16所示为含能EFP弹丸对混凝土墙毁伤过程的高速摄影图像。

图17-15　药型罩直径为250 mm时聚能装药战斗部作用过程的高速摄影图像

图17-16　含能EFP弹丸对混凝土墙毁伤过程的高速摄影图像